變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

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1、 xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： xxxxxx 學(xué)生學(xué)號(hào)： xxxxxxx 院（系）： 電氣信息工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： xxxxxxxxx 指導(dǎo)教師： xxx 講師 助理指導(dǎo)教師：

2、 二〇一三年六月 xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) 摘要 摘 要 變電站是電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，它的運(yùn)行狀況直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性以及可靠性。要提高變電站的運(yùn)行效率，一個(gè)最基本的辦法就是要提高變電站管理和運(yùn)行的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)變電站的綜合自動(dòng)化。 本文針對(duì)變電站的技術(shù)要求，從目前變電站中主流

3、的完全分散式結(jié)構(gòu)形式入手對(duì)變電站整體結(jié)構(gòu)布局，分別進(jìn)行了對(duì)一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在硬件部分選擇帶三相變壓器組的變壓器，這樣相比單相變壓器組的變壓器，造價(jià)更低、占地面積更小、運(yùn)行費(fèi)用更少，大大降低了投入和運(yùn)行成本。在軟件配置上，選用目前實(shí)際運(yùn)用中反饋很好的RCS-9000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。其特點(diǎn)是集測(cè)量、監(jiān)視、控制、保護(hù)和另外自動(dòng)化運(yùn)行功能于一體，能滿足對(duì)35kv-500kv不同變電標(biāo)準(zhǔn)的變電站的穩(wěn)定運(yùn)行的需要，為實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化無人值班式運(yùn)行管理提供了可靠的技術(shù)條件。 關(guān)鍵詞 變電站，綜合自動(dòng)化，繼電保護(hù)配置

4、 xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) ABSTRACT ABSTRACT The transformer substation is one of the most important link in the process of operation of power system, its running state directly affects the whole power syst

5、em economy and reliability. To improve the efficiency of the substation, one of the most fundamental way is to improve the automation level of management and operation of substation, integrated automation transformer substation. In this paper, according to the requirements of substation substation

6、technology, from the current mainstream fully distributed structure of the overall layout and structure, were designed for a system and the two system. In the part of hardware selection of transformer with three-phase transformer, compared with transformer single-phase transformer group, lower cost,

7、 smaller footprint, operation cost less, greatly reducing the investment and operating costs. In the software configuration, the actual use of feedback of RCS-9000 substation integrated automation system is very good. Its characteristic is measuring, monitoring, control, protection and automatic ope

8、ration function in a body, can satisfy the need for stable operation of the 35kv-500kv substation substation of different standards, provides reliable technical condition of transformer substation automation unattended operation management.

9、 Key words Substation， integrated automation system， The relay protection configuration xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) 目錄 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 概述 1 1.1.1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概況

10、1 1.1.2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)目前發(fā)展趨勢(shì) 1 1.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的作用和應(yīng)用范圍 2 1.3 實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化的目的和意義 2 2 變電站的結(jié)構(gòu)形式與控制要求 3 2.1總體結(jié)構(gòu) 3 2.2完全分散式的結(jié)構(gòu)形式 3 2.3電氣主接線結(jié)構(gòu)選擇 4 2.3.1 電氣主接線的基本形式 4 2.3.2電氣主接線的選擇 4 2.4變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要功能 5 3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 3.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)一次系統(tǒng) 7 3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二次系統(tǒng) 8 4 系統(tǒng)硬件和軟件配置 10 4.1 系統(tǒng)硬件主要設(shè)備的配置

11、10 4.1.1 變電站主變壓器的選擇 10 4.1.2 各級(jí)電壓母線的選擇 10 4.1.3 隔離開關(guān)選擇 11 4.1.4 電流互感器的選擇 11 4.1.5 電壓互感器的選擇 11 4.1.6 高壓斷路器選擇 12 4.2 系統(tǒng)軟件配置 12 5 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn) 14 5.1 系統(tǒng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 14 5.1.1 繼電保護(hù)的配置 14 5.1.2 變壓器的繼電保護(hù) 15 5.2 母線保護(hù) 18 5.3 自動(dòng)重合閘的設(shè)置 20 5.4 短路電流的計(jì)算 20 5.4.1 短路的危害 20 5.4.2 短路電流計(jì)算方法 20 5.4.3 短路電流計(jì)算 21

12、 5.5 防雷保護(hù)與接地方案設(shè)計(jì) 22 5.5.1 防雷保護(hù) 22 5.5.2 接地裝置設(shè)計(jì) 23 5.6 配電裝置 23 5.6.1 配電裝置類型 23 5.6.2 對(duì)配電裝置的基本要求和設(shè)計(jì)步驟 24 5.6.3 屋內(nèi)配電裝置 24 5.6.4 屋外配電裝置 24 6 系統(tǒng)特色和優(yōu)勢(shì) 26 結(jié) 論 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30

13、 xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) 緒論 1 緒論 1.1 概述 1.1.1變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概況 變電站是電力系統(tǒng)運(yùn)行重要的組成部分之一，并且是發(fā)電廠與用戶之間重要的連接環(huán)節(jié)，起著變電以及配電的作用。它的運(yùn)行和管理情況直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)是否能安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)是變電站運(yùn)行管理中的一次重大變革。它為變電站實(shí)現(xiàn)小型化、智能化、擴(kuò)大監(jiān)控范圍以及為變電站的安全、可靠、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)采集以及監(jiān)控支持，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)高水平的無人值班變電站管理打下了基礎(chǔ)。 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)微機(jī)化、功能綜合化、操作檢測(cè)屏幕化、運(yùn)行管

14、理智能化等特征。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用變電站的二次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過系統(tǒng)功能的重新組合，利用目前先進(jìn)的現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及信息處理技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備以及輸電、配電線路的監(jiān)視、檢測(cè)、控制以及保護(hù)等功能。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用大規(guī)模集成電路和多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，以替代常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，用計(jì)算機(jī)保護(hù)替代常規(guī)的繼電保護(hù)組屏，從而改變常規(guī)的繼電器保護(hù)裝置不能很好的與外界溝通的缺點(diǎn)。所以說，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有很方便利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能監(jiān)視、檢測(cè)和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行和操作的功能。 1.

15、1.2變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)目前發(fā)展趨勢(shì) 變電站自動(dòng)化技術(shù)伴隨著我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)以及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)目前朝著一次設(shè)備智能數(shù)字化，二次設(shè)備多功能集成化方向發(fā)展，同時(shí)可靠性和經(jīng)濟(jì)性也是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)過程中必須所要考慮的問題。一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)管理，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必定會(huì)更多的融入現(xiàn)代社會(huì)的各種新科技、新觀念。其總的發(fā)展情況可以從以下幾個(gè)不同角度來描述： （1)、其子站模塊設(shè)計(jì)朝多功能智能化、綜合化方向發(fā)展。 （2)、通信媒介將更多的引入大型光纖。 （3)、系統(tǒng)

16、總體結(jié)構(gòu)朝著全分散和開放式發(fā)展。 （4)、從傳統(tǒng)控制方法向綜合智能化方向發(fā)展。 （5)、從純粹的屏幕數(shù)據(jù)監(jiān)視到多媒體共同監(jiān)視發(fā)展。 （6)、從專用設(shè)備到總體的控制平臺(tái)，站內(nèi)綜合管理向全開放式發(fā)展 1.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的作用和應(yīng)用范圍 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對(duì)電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著舉足輕重的作用。為了提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)的成本，提高其經(jīng)濟(jì)效益，向用戶提供高質(zhì)量的電能服務(wù)，而變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)正是基于變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)開始興起并廣泛應(yīng)用到各個(gè)現(xiàn)代化變電站中的。 1.3 實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)

17、化的目的和意義 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是將變電站的二次設(shè)備經(jīng)過多功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，現(xiàn)代電子技術(shù)，通信及信號(hào)處理技術(shù)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站的主要設(shè)備和輸電、配電線路的監(jiān)視、檢測(cè)、測(cè)量、控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。 實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化以替代常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，用計(jì)算機(jī)保護(hù)替代常規(guī)的繼電保護(hù)組屏，從而改變常規(guī)的繼電器保護(hù)裝置不能很好的與外界溝通的缺點(diǎn)。并且變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到較為完整的信息和數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)的邏輯判斷功能和高速的計(jì)算能力，可以很方便的監(jiān)測(cè)和控制變電站內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備的操作和執(zhí)行，它具有運(yùn)行管理智能化，操

18、作監(jiān)視視頻化，功能綜合化，結(jié)構(gòu)微機(jī)化等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用先進(jìn)的現(xiàn)代變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，降低了電壓的不合格率，提高了供電質(zhì)量，提高了變電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平，減少了控制電纜，縮小了占地面積，為變電站實(shí)現(xiàn)無人值班提供了可靠的技術(shù)條件。同時(shí)要更好的實(shí)現(xiàn)變電站的綜合自動(dòng)化由于技術(shù)層面和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等條件的限制，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，以及技術(shù)人員技術(shù)水平的不斷提升，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)一定會(huì)在整個(gè)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮它應(yīng)有的巨大作用。 32

19、 xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) 變電站的結(jié)構(gòu)形式與控制要求 2 變電站的結(jié)構(gòu)形式與控制要求 2.1總體結(jié)構(gòu) 本變電站采用完全分散式變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，站級(jí)的監(jiān)控管理設(shè)備裝置于控制室內(nèi)，主變保護(hù)和110kV線路、監(jiān)控裝置在主控室集中組屏，35kV、10kV線路及監(jiān)控裝置及電容器保護(hù)采用分散布置，安裝在開關(guān)柜上。測(cè)控裝置和保護(hù)單元之間用LON網(wǎng)連接起來，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 圖1總體結(jié)構(gòu)框圖 2.2完全分散式的結(jié)構(gòu)形式 完全分散式的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，是指以斷路器、變

20、壓器、母線等一次設(shè)備為安裝單位，將控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)、輸入、輸出等單元分別安裝在一次主設(shè)備的開關(guān)柜上，安裝在主控制室內(nèi)的主控制單元通過現(xiàn)場(chǎng)總線與各個(gè)單元進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)通信，主控制單元通過以太網(wǎng)和監(jiān)控主機(jī)聯(lián)系，如圖2所示。 這種完全分散式結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)模式上可以分為兩種：一種是保護(hù)相對(duì)獨(dú)立，控制和測(cè)量一體化；另外一種是測(cè)量、控制、保護(hù)三部分一體。這種完全分散式結(jié)構(gòu)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是： （1）、綜合性強(qiáng)。 （2）、系統(tǒng)的各個(gè)部件全部是分散獨(dú)立安裝。 （3）、減小占地面積 （4）、有效減少二次電纜的使用。 圖2 完全分散式變電

21、站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.3電氣主接線結(jié)構(gòu)選擇 2.3.1 電氣主接線的基本形式 電氣主接線經(jīng)常用到幾種接線方式，是以出線和電源為主體。由于每個(gè)變電站的電源回路數(shù)和進(jìn)線、出線回路數(shù)都不同。并且各回路線中所傳輸?shù)哪芰Υ笮∫膊灰粯印Ｒ虼藶榉奖汶娔艿膮R集和分配，在進(jìn)線和出線分布比較密集的地方，中間環(huán)節(jié)選擇運(yùn)用母線的連接，這樣可讓接線比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，有助于裝配與擴(kuò)建。如果和有母線的接線形式相比，沒有匯流母線的接線形式使用的電氣設(shè)備相對(duì)比較少，建設(shè)用地更小，一般用于進(jìn)出線的回路少，不需擴(kuò)建的變電站。 沒有匯流母線的接線形式主要有單元接線、角形接線和橋形接線，有匯流母線的接線方式主要為為雙

22、母線接線、單母線接線兩大類。 2.3.2電氣主接線的選擇 根據(jù)安全，可靠，靈活，經(jīng)濟(jì)的選擇要求，高壓側(cè)有4回出線，其中兩回備用，需要采用雙母線接線或單母線分段接線，中壓側(cè)有6回出線，其中兩回備用，可以采用雙母線接線、單母線分段接線方式，低壓側(cè)有11回出線，其中兩回備用，可以采用單母線分段、單母線分段帶旁路母線的接線方式，經(jīng)過分析、綜合、組合和比較，運(yùn)用以下電氣主接線： 110kv側(cè)采用雙母線接線方式，35kv側(cè)采用單母線分段接線方式，10kv側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線方式 接線圖，如圖3： 圖3 電氣主接線圖選擇 2.4變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要功能 變電站綜合自動(dòng)

23、化系統(tǒng)的功能主要有以下四個(gè)方面： （1）、監(jiān)測(cè)功能 監(jiān)測(cè)功能是指變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過對(duì)變電站的所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，顯示，分析并打印，使技術(shù)人員清楚整個(gè)變電站在一定時(shí)間或者一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)行情況，并以此采取相應(yīng)的措施。 （2）、控制功能 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供可靠方便的人機(jī)對(duì)話功能，使技術(shù)人員通過計(jì)算機(jī)很方便的做出對(duì)開關(guān)，變壓器轉(zhuǎn)接頭，刀閘等操作。并且軟硬件上的自動(dòng)化設(shè)計(jì)完全能滿足操作上的安全、可靠，準(zhǔn)確，快速的技術(shù)要求。 其中操作方式分為遙控操作和手動(dòng)操作兩種方式。遙控操作方式：當(dāng)調(diào)度端發(fā)出遙控開關(guān)或遙調(diào)變壓器分接頭的命令后，該系統(tǒng)能可靠的執(zhí)行。手動(dòng)操作分為三種方式：鍵盤操作

24、，把手操作，保護(hù)柜操作。正常時(shí)利用鍵盤操作，非正常時(shí)通過計(jì)算機(jī)操作屏自動(dòng)操作或者是保護(hù)柜操作。變電站控制功能的主要是以下的3個(gè)方面： ① 跳閘統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)開關(guān)的跳閘次數(shù)?？煞譃槭謩?dòng)跳閘次數(shù)和有事故跳閘次數(shù)兩種。 ② 無功電壓的自動(dòng)化控制。依據(jù)電能網(wǎng)絡(luò)無功，電壓計(jì)算和判斷是調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置，還是投切電容器。以讓電壓和無功滿足要求。在電容器，變壓器以及電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)不應(yīng)該盲目操作。當(dāng)變壓器需要檢修時(shí)，不應(yīng)參與操作。 ③接地選相。對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)利用零序電流，增量零序電壓以及壓降來判斷接地線路及相別，也可以利用功率方向法等其它方法來判別。為了更好的保證電網(wǎng)的可靠

25、性，應(yīng)該經(jīng)過重復(fù)采樣結(jié)果才能確定。確定后，主機(jī)報(bào)警，并顯示和打印。技術(shù)人員按照提示，用人工檢除的方法跳開開關(guān)自動(dòng)重合，驗(yàn)證主機(jī)的判斷。 （3）、保護(hù)功能 微機(jī)保護(hù)不僅有較高的靈敏性和可靠性，而且其操作簡(jiǎn)便。特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： ① 有事故實(shí)時(shí)記錄功能。能記錄事故前后的母線電壓和線路電流。 ② 具有實(shí)時(shí)自我檢查功能。能夠?qū)χ鳈C(jī)的各元件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)檢查。 ③ 用鍵盤和LED屏幕顯示采樣值（電壓，電流和開關(guān)狀態(tài)等）和整定值。 電容器保護(hù)：包括過流保護(hù)，電流速斷保護(hù)，相間低電壓保護(hù)，反時(shí)限過流保護(hù)，相間過電壓保護(hù)和零序過電壓保護(hù)等。 母線保護(hù)：包括和電流比相式和完全電流差動(dòng)母線保護(hù)

26、 線路保護(hù)：包括定時(shí)限過電流保護(hù)，電流速斷保護(hù)，反時(shí)限過流保護(hù)，高頻保護(hù)，方向性電流保護(hù)，零序電壓，電流及方向保護(hù)等。 變壓器保護(hù)：包括本體保護(hù)，過流保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)，帶二次諧波制動(dòng)的比例差動(dòng)保護(hù)，差電流速斷保護(hù)。零序保護(hù)，高壓側(cè)備用電源自投和低壓側(cè)備電源自投。 （4）、遠(yuǎn)傳及數(shù)據(jù)通信功能 當(dāng)變電站正常運(yùn)行或者發(fā)生事故及報(bào)警等事件時(shí)，遠(yuǎn)傳功能會(huì)實(shí)時(shí)的向上級(jí)調(diào)度傳送該站信息，使工作人員很好的清楚該變電站的運(yùn)行情況。 xxx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)一次系統(tǒng) 變

27、電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一次系統(tǒng)，如圖4： 圖4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一次系統(tǒng) 本變電所的電壓等級(jí)為110kv/35kv/10kV，主要的負(fù)載在35kV和10kV的線路上。負(fù)荷的計(jì)算就是把35kV和10kV電壓等級(jí)上的總的負(fù)載算出來。一方面，為了提高電網(wǎng)的有功功率，也就是降低無功功率，要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，這樣就使選擇的主變壓器的容量減小，降低了成本。另一方面，為使變電所的功率因數(shù)不低于0.9，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，也就是把110kV 和35kv線路上負(fù)載的功率因數(shù)從0.8提高到0.9，而在具體的補(bǔ)償中，使用并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方

28、式。 主變壓器的容量選擇： 為了滿足供電的可靠性和運(yùn)行的靈敏性，應(yīng)選擇兩臺(tái)三繞組變壓器，并考慮變壓器正常運(yùn)行和事故時(shí)的過負(fù)荷能力。所以每臺(tái)變壓器的額定容量按Sn=0.7PM （PM上一步無功補(bǔ)償后的視在功率，即供電容量）選擇， 同時(shí)每臺(tái)主變壓器的容量不應(yīng)小于一、二級(jí)負(fù)荷之和，依據(jù)上述要求選擇所用變壓器以滿足變電工程中運(yùn)行的需要。 短路電流的計(jì)算： 短路電流的計(jì)算主要是為了選擇電氣設(shè)備、校驗(yàn)電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性，進(jìn)行繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和調(diào)整。對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)來說，要考慮在不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生短路時(shí)的情況，將設(shè)計(jì)的主接線按其阻抗的形式轉(zhuǎn)化為電力系統(tǒng)界限的示意圖，再根據(jù)所選主變的參數(shù)、線路的阻抗

29、進(jìn)行短路電流的計(jì)算。 一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)： 按正常運(yùn)行的條件進(jìn)行選擇，對(duì)110kV、35kV和10kV的母線按經(jīng)濟(jì)的電流密度算出其截面，按照截面面積和環(huán)境的要求選擇適合的母線；對(duì)斷路器的選擇依據(jù)其額定電壓、額定電流和開斷電流來選擇，隔離開關(guān)按其通過的額定電流必須大于此回路的電流來選擇，電壓互感器和電流互感器均依據(jù)一次側(cè)和二次側(cè)的電壓和電流進(jìn)行選擇；對(duì)所選的母線和電氣設(shè)備要進(jìn)行熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)，看所選的母線和設(shè)備是否滿足設(shè)計(jì)的要求，校驗(yàn)時(shí)遵循短路時(shí)的情況來校驗(yàn)。 3.2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二次系統(tǒng) 電氣二次設(shè)備室內(nèi)布置主變變壓器保護(hù)柜、直流柜、交流柜、匯控柜、通信電源柜、

30、通信機(jī)柜等。二次回路測(cè)量、監(jiān)控、保護(hù)均采用AC110V/5A和DC220V/5A。110kv側(cè)不設(shè)置電壓互感器，110kv橋段路器備自投電壓取自10kv母線。 10kv系統(tǒng)應(yīng)無電源線。各原件就地測(cè)量表計(jì)均利用保護(hù)或測(cè)控裝置所帶的顯示功能。其中點(diǎn)了個(gè)計(jì)量?jī)H為內(nèi)部考核使用。如用計(jì)費(fèi)專用電能計(jì)量應(yīng)另行設(shè)計(jì)安裝.110kv屋內(nèi)間隔式隔離開關(guān)和配電裝置斷路器之間防誤操作采用電磁閉鎖;10kv部分利用開關(guān)柜本身的而機(jī)械五防閉鎖裝置，故不需要再另加閉鎖措施。根據(jù)測(cè)量?jī)x表的配置原則變電所的測(cè)量?jī)x表配置如下： 線路： 10 kV 線路引出線：裝設(shè)電流表、有功電度表和無功電度表各 1 只。 35 kV 線

31、路引出線：裝設(shè)電流表、有功電度表、有功功率表和無功電度表各1 只。 變壓器： 低壓側(cè)：裝設(shè)電流表、有功功率表、無功功率表、有功電度表、無功電度表各 1 只。 中壓側(cè)：裝設(shè)儀表與低壓側(cè)相同。 高壓側(cè)：裝設(shè)電流表 1 只。 110 kV 線路引出線：裝設(shè)電壓表 1 只，監(jiān)視 110 kV 線路電壓。 母線： 10 kV 母線：各分段裝設(shè) 1 只電壓表。 35 kV 母線：各分段裝設(shè) 1 只電壓表。 110 kV 母線：裝設(shè) 1 只切換測(cè)量三個(gè)線電壓的電壓表。 其他回路: 10kV母線和35 kV母線分段斷路器各裝設(shè)電流表 1 只

32、 xx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) 系統(tǒng)硬件和軟件配置 4 系統(tǒng)硬件和軟件配置 4.1 系統(tǒng)硬件主要設(shè)備的配置 4.1.1 變電站主變壓器的選擇 （1 ）、繞組數(shù)的選擇 變電站具有三種電壓等級(jí)，若在低壓側(cè)雖沒有負(fù)荷或者通過主變各繞組的功率達(dá)到該變壓器容量的15%以上，但是在變電站內(nèi)應(yīng)該裝無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器需要選用雙繞組變壓器。 （2 ）、繞組連接方式的選擇 變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式應(yīng)該和系統(tǒng)電壓的相位相同，否則就不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的聯(lián)結(jié)方式有△型和*形兩種。高壓繞組為△型聯(lián)結(jié)時(shí). △型形聯(lián)結(jié)

33、的繞組可以消除三次諧波的影響。而采用全*形的變壓器用于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)時(shí)，三次諧波沒有通路，將引起正弦波電壓畸變，使電壓的峰值增大，危害變壓器的絕緣，并對(duì)繼電保護(hù)整定的準(zhǔn)確性和靈敏度有影響。高壓繞組為*形聯(lián)結(jié)時(shí)，用符號(hào)Y表示，如果將中性點(diǎn)引出則用ＹＮ表示，對(duì)于低/中壓繞組則用ｙ及ｙｎ表示.因此本文采用*/△型的繞組連接方式。 （3 ）、相數(shù)的選擇 變壓器有三相變壓器組和單相變壓器組。單相變壓器組由三個(gè)單相的變壓器組成，造價(jià)高、占地多、運(yùn)行費(fèi)用高。在110kv及以下的變電站中，一般選擇三相變壓器。只有受變壓器的制造和運(yùn)輸條件的限制時(shí)，才考慮采用單相變壓器組。因此本文選擇變壓器組SC10-

34、2000/110變壓器（三相成型固體澆注式，10-容量系列，2000-額定容量，110-高壓繞組電壓等級(jí)kv。 4.1.2各級(jí)電壓母線的選擇 選擇配電裝置中各級(jí)電壓母線，主要應(yīng)考慮如下內(nèi)容： （1）、選擇母線的材料，結(jié)構(gòu)和排列方式； （2）、選擇母線截面的大?。? （3）、檢驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定； （4）、對(duì)35kV以上母線，應(yīng)檢驗(yàn)它在當(dāng)?shù)鼐μ鞖庀髼l件下是否發(fā)生電暈； （5）、對(duì)于重要母線和大電流母線，由于電力網(wǎng)母線振動(dòng)，為避免共振，應(yīng)校驗(yàn)?zāi)妇€自振頻率。 110kV母線一般采用軟導(dǎo)體型式。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本變電站110kV的最終回路較多，因此110kV母

35、線應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。故本文選擇LMY-125型矩形鋁導(dǎo)線。 4.1.3隔離開關(guān)選擇 隔離開關(guān)的選擇，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來開斷和接通負(fù)荷電流及短路電流，故沒有開斷電流和關(guān)合電流的校驗(yàn)，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)項(xiàng)目與斷路器相同。因此選用戶外單相式GW13-110T隔離開關(guān)（110額定電壓，T統(tǒng)一設(shè)計(jì)）。 4.1.4 電流互感器的選擇 （1）、額定電壓的選擇： 電流互感器的額定電壓不得低于其安裝回路的電網(wǎng)額定電壓，即 （2）、額定電

36、流的選擇： 電流互感器的額定電流不得低于其所在回路的最大持續(xù)工作電流，即 為了保證電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)，應(yīng)盡可能接近，因此選擇LRGBJ-110（裝入式，改進(jìn)式，保護(hù)用，設(shè)計(jì)序號(hào)）北京瑞恒公司電流互感器 4.1.5電壓互感器的選擇 電壓互感器是二次回路中測(cè)量和保護(hù)用的電壓源，通過它反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，它的作用是將一次高壓變?yōu)槎蝹?cè)的低電壓便于測(cè)量。 依據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》對(duì)電壓互感器配置的規(guī)定： （1）、電壓互感器的配置與數(shù)量和配置、主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)

37、周期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器應(yīng)能在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，周期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。 （2）、6～220kV電壓等級(jí)的一組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器，旁路上是否需要裝設(shè)壓互，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)壓互的情況和需要確定。 （3）、當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無電壓時(shí)，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)壓互。 又根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》：電壓互感器應(yīng)按下列技術(shù)條件選擇和校驗(yàn)：一次回路電壓、二次電壓、二次負(fù)荷。 電壓互感器的型式應(yīng)按下列使用條件選擇: 　 ① 繼電保護(hù)及測(cè)量的要求。 　 ② 3～20kV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。

38、　 ③ 110kV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí)，宜采用電容式電壓互感器。 因此選用110kv三相戶外油浸式帶補(bǔ)償三繞組電容式電壓互感器JSJB1-110（無錫電容廠）。 4.1.6 高壓斷路器選擇 高壓斷路器在高壓回路中起著保護(hù)和控制的作用，是高壓電路中較為重要的電器設(shè)備。在挑選高壓斷路器斷時(shí)，考慮到系列產(chǎn)品的問題，既需要盡可能用同一型號(hào)系列的高壓斷路器，這樣可以減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。 選擇高壓斷路器時(shí)需要滿足下面4個(gè)基本要求： （1）、在合閘操作時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，這樣不僅可以長(zhǎng)期通過負(fù)荷電流，就算通過短路電流，也能具備足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)

39、定性。 （2）、在跳閘過程中需要具備很好的絕緣性。 （3）、需要有盡可能短的分段時(shí)間以及足夠的斷路能力。 （4）、應(yīng)具有足夠長(zhǎng)的電氣壽命和折舊壽命，并要求體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)方便。因此最后選擇LW14-110（SF6斷路器，戶外，額定電壓） 4.2 系統(tǒng)軟件配置 采用RCS-9000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，RCS-9000是新一代的，集測(cè)量、監(jiān)視、控制、保護(hù)和另外自動(dòng)化運(yùn)行功能于一體的35kv-500kv 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。RCS-9000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要功能有：信息傳送與處理、備自投、低頻減載、自動(dòng)同期、大型高壓線路和低壓饋線保護(hù)

40、及測(cè)控和電壓無功控制等自動(dòng)控制功能；保護(hù)及故障信息管理和處理、異常和事故報(bào)警及處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理； RCS-9000是完全分散式結(jié)構(gòu)形式系統(tǒng)，它分為3層結(jié)構(gòu)體系。其保護(hù)監(jiān)控單元由一電源、輸入插件、cpu插件、交流插件、繼電器出入口回路、液晶顯示面板等模塊構(gòu)成。這些裝置可以安裝在變電站的間隔里，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行在潮濕、強(qiáng)電磁干擾和高溫的惡劣環(huán)境中。通信層采用標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約?？梢苑奖愕膶?shí)現(xiàn)不同廠家的設(shè)備互連。為了保證通信的可靠性因此采用雙網(wǎng)通信的方式。變電站層主要是位于變電站控制室里的總控單元。可以同時(shí)用不同的規(guī)約向兩個(gè)或者兩個(gè)以上的集控站和調(diào)度所發(fā)送報(bào)文。系統(tǒng)功能強(qiáng)大，可以很好的滿足變電站自

41、動(dòng)化的要求。 內(nèi)部單元監(jiān)控裝置將測(cè)控、保護(hù)和一些其他功能按對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以通過光纜、通信電纜或者總控單元聯(lián)系并且就地安裝在開關(guān)柜里，因此不需要接往控制室的測(cè)量、控制、大量信號(hào)其他電纜，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，也節(jié)約了投資成本。 xx學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn) 5 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn) 5.1 系統(tǒng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 5.1.1 繼電保護(hù)的配置 （1）、繼電保護(hù)的基本知識(shí) 在變電所的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行的可能性，如設(shè)備的相間短

42、路、對(duì)地短路及過負(fù)荷等故障。 為了保證用戶的可靠供電，防止電氣設(shè)備的損壞及事故擴(kuò)大，應(yīng)盡快地將故障切除。這個(gè)任務(wù)靠運(yùn)行人員進(jìn)行手動(dòng)操作控制是無法實(shí)現(xiàn)的，必須由繼電保護(hù)裝置自動(dòng)地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備切除，而當(dāng)不正常運(yùn)行情況時(shí)，要自動(dòng)地發(fā)出信號(hào)以便及時(shí)處理，這就是繼電保護(hù)的任務(wù)。 （2）、110kv線路的繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算 110kV線路繼電保護(hù)配置：根據(jù)故障點(diǎn)距離保護(hù)裝置處的距離來確定其動(dòng)作電流的，較少受運(yùn)行方式的影響，在110—220kV電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。因此本設(shè)計(jì)中，采用三段式階梯時(shí)限特性的距離保護(hù)。距離保護(hù)的第一段保護(hù)范圍為本線路長(zhǎng)度的80％--85％，TⅠ約為0

43、.1S，第二段的保護(hù)范圍為本線路全長(zhǎng)并延伸至下一線路的一部分，TⅡ約為0.5—0.6S，距離第一段和第二段構(gòu)成線路的主保護(hù)。距離保護(hù)的第三段作為相鄰線路保護(hù)和斷路器拒動(dòng)的遠(yuǎn)后備保護(hù)，和本線路第一段和第二斷保護(hù)的近后備 例如對(duì)線路L1進(jìn)行整定計(jì)算： 對(duì)距離保護(hù)的II段進(jìn)行整定計(jì)算： 原網(wǎng)絡(luò)圖可等效為： Ⅱ斷的整定計(jì)算與相鄰下級(jí)的Ⅰ段相配合 靈敏性校驗(yàn)： 5.1.2 變壓器的繼電保護(hù) 變壓器的故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障，油箱內(nèi)部故障

44、包括相間短路，繞組的匝數(shù)短路和單相接地短路，外部故障包括引線及套管處會(huì)產(chǎn)生各相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要是由外部短路或過負(fù)荷引起的過電流油面降低和過勵(lì)磁等。 對(duì)于上述故障和不正當(dāng)工作狀態(tài)，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)： （1）、瓦斯保護(hù) 為了反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低的保護(hù)。它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。其中輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。 （2）、縱差動(dòng)保護(hù) 為了反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路以及中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引線的接地短路及繞組匝間短路，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)或電流速動(dòng)保護(hù)?？v差動(dòng)保護(hù)適用于并列運(yùn)行的變壓器，容量為

45、6300KVA以上時(shí)；單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，容量為10000KVA以上時(shí)；發(fā)電廠常用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300KVA以上時(shí)。 （3）、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù) 為了反映外部短路引起的變壓器過電流和作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，根據(jù)變壓器容量的不同和系統(tǒng)短路電流的不同，須裝設(shè)不同的過電流保護(hù)。三繞組變壓器在外部故障時(shí)，應(yīng)盡量減小停電范圍，因此在外部發(fā)生短路時(shí)，要求僅斷開故障側(cè)的斷路器，而使另外兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行。而當(dāng)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)起到后備作用。 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)，既能反應(yīng)不對(duì)稱短路的故障，也能反應(yīng)對(duì)稱短路的故障；并且其靈敏度也較高。 （4）、變壓器的繼電保護(hù)整

46、定計(jì)算 ① 瓦斯保護(hù) 輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值采用氣體體積表示。通常氣體體積的整定范圍為250-350.對(duì)于容量在10MVA以上的變壓器，整定值多采用250，氣體體積的調(diào)整可通過改變重錘的位置來實(shí)現(xiàn)。 重瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值采用油流流速表示。一般整定范圍在0.6-1.5m/s，在整定流速時(shí)均以導(dǎo)油管中油速為準(zhǔn)，而不依據(jù)繼電器處的流速。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管中油流速度整定為0.6-1.5m/s時(shí)，保護(hù)反映變壓器內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。但是，在變壓器外部故障時(shí)，由于穿越性故障電流的影響，在導(dǎo)油管中油流速度為0.4-0.5m/s。因此，為了防止穿越性故障時(shí)瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作，可將油流速度整定為1m/s左右。

47、瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能反映變壓器油箱內(nèi)各種故障，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速。但它的缺點(diǎn)是不能反映變壓器油箱外故障如變壓器引出端上的故障或變壓器與斷路器之間連接導(dǎo)線的故障。因此，瓦斯保護(hù)不能作為變壓器唯一的主保護(hù)，須與差動(dòng)保護(hù)配合共同作為變壓器的主保護(hù)。 ② 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來反映變壓器繞組、引出線上的各種短路故障，是變壓器的主保護(hù)之一。變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)的工作原理與線路縱差保護(hù)的工作原理相同，都是比較被保護(hù)設(shè)備各側(cè)電流的相位和數(shù)值的大小，即比較相量。 要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)，必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比。 引起變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

48、準(zhǔn)確工作的因素主要流過差動(dòng)回路中的不平衡電流。這些不平衡電路主要有：由變壓器兩側(cè)接線不同產(chǎn)生的不平衡電流；由變壓器調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流；變壓器兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同產(chǎn)生的不平衡電流；變壓器的勵(lì)磁涌流。 ③ 縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算： 躲過外部短路時(shí)的最大不平衡電流，即 式中，——可靠系數(shù)，取1.3 ——變壓器外部短路時(shí)差動(dòng)回路中最大的不平衡電流，其值為： 式中，——由于采用的電流互感器變比或平衡線圈的匝數(shù)與計(jì)算值不同，所引起的相對(duì)誤差；單相變壓器 ，Yd11接線的三相變壓器

49、 ——有變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓所引起的相對(duì)誤差，去電壓調(diào)整范圍的一半； 電流互感器允許的最大相對(duì)誤差： ——考慮短路電流非周期分量影響系數(shù) ——電流互感器同型系數(shù)，取值為1 ——保護(hù)范圍外最大電流 躲過變壓器最大的勵(lì)磁涌流，即： 式中，——可靠系數(shù)，取1.3 ——變壓器的額定電流 ——?jiǎng)?lì)磁涌流的最大倍數(shù)（即勵(lì)磁涌流與變壓器的額定電流的比值），因?yàn)樽儔?/p>

50、器的勵(lì)磁涌流比較大大，通常情況下需要采用其它措施來減少縱差保護(hù)的影響：有一種是通過具有變流器與速飽的差動(dòng)繼電器，能減小勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流，此時(shí)取=1；另一種通過鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形的差別，在時(shí)差動(dòng)保護(hù)被勵(lì)磁涌流閉鎖時(shí)，此時(shí)在整定時(shí)可以不考慮勵(lì)磁涌流的影響，此時(shí)取=0 ，不考慮 避開電流互感器二次回路斷線時(shí)的最大負(fù)荷電流，即： 式中， ——可靠系數(shù)，取1.3； ——變壓正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流。在最大負(fù)荷電流不確定時(shí)，可取變壓器額定電流。 變壓器某側(cè)電流互

51、感器二次回路斷線時(shí)，另一側(cè)電流互感器的二次電流全部流入差動(dòng)繼電器中，要引起保護(hù)的誤動(dòng)作。有的差動(dòng)保護(hù)采用斷線的措施，在電流互感器二次回路斷線時(shí)將其差動(dòng)保護(hù)閉鎖，此時(shí)可以不考慮這個(gè)條件。取上述整定值大的作為保護(hù)動(dòng)作電流的整定值。所有電流指的都是二次側(cè)的值。 靈敏系數(shù)校驗(yàn)： 縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)按下式校驗(yàn)，即 式中，為各種運(yùn)行方式下變壓器保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，流經(jīng)差動(dòng)繼電器的最小差動(dòng)電流；靈敏系數(shù)一般不應(yīng)低于2 不滿足靈敏度要求時(shí)，需要采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。 5.2 母線保護(hù) （1）、母線保護(hù)的要求 需要有效快速地切除故障母線。應(yīng)能方便、可靠的

52、配合母線運(yùn)行方式的變化，起接線應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單。對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)僅需要反映相間短路，可采用兩相式接線。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，需要反映單相接地短路和相間短路，需采用三相式接線；母線保護(hù)很多運(yùn)用差動(dòng)保護(hù)原理，動(dòng)作后斷開連接在此母線上的全部斷路器。 母線是電力系統(tǒng)匯集和分配電能的重要元件，母線如果發(fā)生故障，所有連接在母線上的元件將會(huì)停電。如果在樞紐變電站的母線上出現(xiàn)故障，甚至?xí)p壞整個(gè)變電站系統(tǒng)，使故障更大程度的擴(kuò)大，后果想到嚴(yán)重。 對(duì)主要變電站的3～10 kV 分段母線及并列運(yùn)行的雙母線，通?？梢杂勺儔浩鞯暮髠浔Ｗo(hù)和發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)母線的保護(hù)。以下情況下，應(yīng)該安裝專門的母線保護(hù)：一是當(dāng)線路斷路器

53、不允許切除線路電抗器前的短路時(shí)，二是必須要快速而有選擇的切除一組或是一段母線上的故障，這樣保證電力網(wǎng)和發(fā)電廠的安全運(yùn)行和重要負(fù)荷的可靠供電時(shí)。 （2）、母線完全電流差動(dòng)保護(hù)及整定計(jì)算 母線完全電流差動(dòng)保護(hù)常用作單母線或是只有一組母線經(jīng)常運(yùn)行的雙母線的保護(hù)。母線上連接的元件都裝設(shè)有相同變比、相同特性的電流互感器，所有電流互感器的二次繞組的同極性端連接在一起，差動(dòng)繼電器KD的繞組和電流互感器的二次繞組并聯(lián)。母線差動(dòng)保護(hù)范圍是各電流互感器之間的一次電力設(shè)備。 正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，流入母線的電流等于流出母線的電流，即。流入差動(dòng)繼電器的電流只是由于電流互感器特性不同而引起的不平衡電流，差動(dòng)繼電器

54、不會(huì)動(dòng)作。 發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，所有帶電源的連接元件都會(huì)向短路點(diǎn)供給短路電流，這時(shí)流入繼電器的電流為，即故障點(diǎn)的全部短路電流，差動(dòng)繼電器KD動(dòng)作，時(shí)連接在母線上斷路器全部跳閘。 差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流按一下兩個(gè)條件考慮，并選擇其中較大的一個(gè)進(jìn)行整定： ① 按躲過外部故障時(shí)的最大不平衡電流整定 母線所有連接元件的電流互感器應(yīng)滿足10%誤差曲線的要求，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流按下式計(jì)算 其中，——可靠系數(shù)，一般取1.3 ——保護(hù)范圍外部故障時(shí)，流過母線完全差動(dòng)電流保護(hù)用電流互感器的最大短路電流；

55、 ——母線保護(hù)用電流互感器變比。 ② 按躲過電流互感器二次回路斷線整定 連接元件較多，接線復(fù)雜，出現(xiàn)電流互感器二次回路斷線的幾率較大，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流大于任一元件中最大的負(fù)荷電流，即 ③ 靈敏系數(shù)校驗(yàn) 保護(hù)元件的靈敏系數(shù)要求在最小運(yùn)行方式下，母線保護(hù)范圍內(nèi)部短路時(shí)，最小靈敏系數(shù)應(yīng)大于2。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)用下式校驗(yàn) 滿足要求 式中，——母線上連接元件最少時(shí)，母線故障的最小短路電流。 5.3 自動(dòng)重合閘的設(shè)置 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路故障大多是瞬時(shí)故障。在線路上發(fā)生

56、瞬時(shí)故障時(shí)，線路被保護(hù)斷開后，由自動(dòng)重合閘裝置再進(jìn)行一次合閘，恢復(fù)供電，從而大大提高供電的可靠性。重合閘在電力系統(tǒng)中有重要的作用： （1）、大大提高供電的可靠性，減少停電次數(shù)，特別時(shí)對(duì)單側(cè)電源的單回線路尤為顯著。 （2）、提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。 （3）、彌補(bǔ)輸電線路耐雷水平將定的影響。在電力系統(tǒng)中，10KV線路一般不裝設(shè)避雷線，35KV線路一般只在進(jìn)線端1-2km范圍內(nèi)裝設(shè)避雷線，線路耐雷水平較低，裝自動(dòng)重合閘后，可提高供電可靠性。 （4）、對(duì)斷路器本身由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起的誤跳閘，能其糾正的作用。 5.4 短路電流的計(jì)算 5.4.1 短路的危害 (1)

57、、電網(wǎng)運(yùn)行中部分地域的電壓大為降低，影響電能用戶工作或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量。 (2）、故障點(diǎn)所燃起的電弧和短路電流會(huì)損壞故障元件。 (3)、影響電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，會(huì)造成系統(tǒng)震蕩甚至整個(gè)系統(tǒng)崩潰。 （4）、短路電流會(huì)影響正常運(yùn)行的元件，由于電動(dòng)力的作用和發(fā)熱，造成這些元件的減小其使用的壽命或者損壞。 5.4.2短路電流計(jì)算方法 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠工作，因此作為選擇檢驗(yàn)

58、電氣設(shè)備的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。三相短路用文字符號(hào)k表示。在計(jì)算電路圖上，將短路所考慮的額定參數(shù)通通標(biāo)示出來，并對(duì)各元件依次統(tǒng)一編號(hào)，然后找出短路計(jì)算點(diǎn)，選擇短路計(jì)算點(diǎn)時(shí)要保證需要進(jìn)行短路校檢的電路元件盡可能的有短路電流的經(jīng)過。并且在等效的電路圖上，應(yīng)該將需要運(yùn)算的短路電流所經(jīng)過的一些主要電氣元件標(biāo)示出來，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)做有限大容量電源，短路電路也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出求等效總阻抗，在換算成計(jì)算電抗，根據(jù)計(jì)算曲線查出短路電流標(biāo)幺值，在換算成有名值。 5.4.3 短路電流計(jì)算 首先需要確定短路點(diǎn)：為了方便校檢以及選擇電氣設(shè)備選取的短路點(diǎn)為1

59、0kv ，35kv，110kv及母線。 例如下面短路計(jì)算電路圖5： 圖5短路計(jì)算電路 短路電流計(jì)算方法包括有有名制法、圖表法和標(biāo)幺制法。本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算 斷流容量： SC=100MVA 短路點(diǎn)短路計(jì)算電壓： Uc1=63KV Uc2=10.5KV 短路電流 It2t=2024=1600[（KA）2S] Ic2=Sd/31/2Uc2=5.5kA 計(jì)算電抗： 電源電抗，主變壓器電抗。架空線路電抗 K1點(diǎn)短路電流計(jì)算： 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí): 三

60、相短路沖擊電流：ish=2.55 Ik1(3)=2.551.528=3.9kA 第一個(gè)周期短路全電流：Ish=1.51Ik1(3)=1.511.528=2.32kA 三相短路容量：Sk1(3)=Sd/Xk1*=100/0.602=166.11MVA 三相短路周期分量有效值：Ik1(2)=0.866Ik(3)=0.8661.528=1.32kA 系統(tǒng)最小行方式時(shí): ish=2.55 Ik1(3)=2.553.23=8.24kA Ish=1.51Ik1(3)=1.513.23=4.91kA Sk1(3)=Sd/Xk1*=100/0.285=350.88MVA Ik1(2)=0.86

61、6Ik(3)=0.8663.23=2.8kA K2點(diǎn)短路電流計(jì)算： 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí): ish=2.55 Ik2(3)=2.555.23=13.34kA Ish=1.51Ik2(3)=1.515.23=7.95kA Ik2(2)=0.866Ik(3)=0.8665.23=4.53kA Ik2(3)= Id/Xk2*=)=5.5/1.052=5.23kA 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí): ish=2.55 Ik2(3)=2.557.48=19.07kA Ish=1.51Ik2(3)=1.517.48=11.37kA Ik2(2)=0.866Ik(3)=0.8667.48=6.48kA

62、 Ik2(3)= Id/Xk2*=100/0.735=136.05MVA 5.5 防雷保護(hù)與接地方案設(shè)計(jì) 5.5.1防雷保護(hù) （一）直擊雷保護(hù) 直擊雷過電壓：雷電直接擊中電氣線路、設(shè)備或建筑物而引起的過電壓，又稱直擊雷。在雷電的主放電過程中，其傳播速度極快（約為光速的50%-10%），雷電壓幅值達(dá)10-100MV，雷電流幅值達(dá)數(shù)百千安，伴以強(qiáng)烈的光、熱、機(jī)械效應(yīng)和危險(xiǎn)的電磁效應(yīng)以及強(qiáng)烈的閃絡(luò)放電，具有強(qiáng)烈的破壞性和對(duì)人員的殺傷性。 110KV配電裝置、主變壓器為戶外布置、采用在構(gòu)架上設(shè)置2支避雷針，及其余設(shè)備均為戶內(nèi)布置，采用配電樓屋頂設(shè)避雷帶，和避雷針聯(lián)合作為防直擊雷保護(hù)，確

63、保戶外主變壓器、110KV配電裝置在其聯(lián)合保護(hù)范圍內(nèi)。避雷帶采用Ф16的熱鍍鋅圓鋼，避雷針與建筑物鋼筋隔離，并采用3根引下線與主接地網(wǎng)相連接，連接點(diǎn)與其他設(shè)備接地點(diǎn)的電氣距離應(yīng)滿足規(guī)范要求。 （二） 侵入波保護(hù) 雷電波入侵(高電位侵入):架空線路遭受雷擊或感應(yīng)累的影響,在線路上形成沿線路傳播的高電壓行波.此種電壓波入侵到建筑物內(nèi)或進(jìn)入電氣設(shè)備造成過電壓。據(jù)統(tǒng)計(jì)城市中雷擊事故的50%-70%是由于這種雷電波侵入造成的。因此，在工廠中應(yīng)予以重視，對(duì)其危害給予足夠的防護(hù)。為防止線路侵入雷電波的過電壓，在110KV進(jìn)線，35KV母線及10KV每段母線上分別安裝氧化鋅避雷器。為保護(hù)主變壓器中性點(diǎn)絕緣

64、，在主變110KV側(cè)中性點(diǎn)裝設(shè)氧化鋅避雷器。 5.5.2接地裝置設(shè)計(jì) 本變電站主接地網(wǎng)以水平接地體加垂直地極構(gòu)成，水平接地體采用Ф16熱鍍鋅圓鋼，垂直接地極用∠50502500和∠50503000兩種長(zhǎng)度的熱鍍鋅角鋼，布置盡量利用配電室以外的空地。變電站主接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)滿足R≤0.5Ω的要求。根據(jù)相關(guān)資料有，土壤電阻率為100歐，根據(jù)公式： 取，則有， 滿足 如實(shí)測(cè)接地電阻值不能滿足要求，則需擴(kuò)大接地網(wǎng)面積或采取其他降阻措施。 所有設(shè)備的底座或基礎(chǔ)槽鋼均采用Φ16的熱鍍鋅圓鋼焊接并接入主接電網(wǎng)，與主接地網(wǎng)可靠焊接。帶有二次繞組的設(shè)備底座應(yīng)采用兩根接地引下線，與電網(wǎng)兩個(gè)不同點(diǎn)

65、可靠焊接。施工中應(yīng)保證避雷針（網(wǎng)）引下線與主接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)至變壓器和10KV及以下設(shè)備的接地線與接地網(wǎng)的地下連接點(diǎn)沿接地體的長(zhǎng)度不小于15m。 變電站四周與人行道相鄰處，設(shè)備與主網(wǎng)相連接的均壓帶。 主控室內(nèi)采取防靜電接地及保護(hù)接地措施。 5.6 配電裝置 5.6.1 配電裝置類型 按配電裝置的設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)，可分為屋內(nèi)配電裝置與屋外配電裝置兩大類。 屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)是：所有電氣設(shè)備放置在屋內(nèi)，安全凈距小，可采用分層布置，占地面積??；外界污穢氣體及灰塵對(duì)電氣設(shè)備的影響較小；操作、維護(hù)與檢修都在室內(nèi)進(jìn)行，工作條件好，不受氣候影響；土建工程量大，投資較大。 屋外配電裝置的特點(diǎn)

66、是：所有電氣設(shè)備放置在屋外，土建工程量小，相應(yīng)的投資較小，建設(shè)工期短；擴(kuò)建方便；相間及設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)；受外界環(huán)境影響，設(shè)備的運(yùn)行條件及人員進(jìn)行操作維護(hù)的工作條件較差，而且占地面積大。 按照配電裝置的安裝方法，又可以分為裝配式配電裝置和成套式配電裝置。 5.6.2對(duì)配電裝置的基本要求和設(shè)計(jì)步驟 （1）、基本要求 ① 在配電裝置設(shè)計(jì)中，必須認(rèn)真貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循國(guó)家頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范、及技術(shù)規(guī)定，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理和維修方便。 ② 根據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境條件和運(yùn)行、安裝檢修的要求，合理的制定布置方案和選用設(shè)備，保證足夠的安全距離。應(yīng)采用行之有效的新技術(shù)、新設(shè)備、新布置和新材料 ③ 保證運(yùn)行安全和操作巡視方便。 ④ 必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則，應(yīng)布置緊湊、少占地（尤其是良田） ⑤ 節(jié)省材料、降低造價(jià)。 ⑥ 根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的要求。 （2）設(shè)計(jì)基本步驟 ① 選擇配電裝置的型式 根據(jù)電壓等級(jí)、電氣設(shè)備的型式、出線多